“線上線下”混合式教學在化工原理實驗教學中的應用*

王 娟，王國宏，盧蓮英，魏先紅，范 玲，鄭 靜

(湖北師范大學化學化工學院，湖北 黃石 435002)

《化工原理實驗》課程是培養化工、制藥等工科專業人才中一門重要的實踐性核心課程，在新工科背景下傳統的教學模式已經滿足不了社會的需求。因此，對《化工原理實驗》課程進行改革特別重要。“線上線下”混合式教學模式，通過“線上”豐富有趣的教學內容，促進學生獨立應用書本理論解決實際問題；借助信息化手段對學生的問題進行收集和整理，讓教師能夠充分掌握學生的學習動態，并根據學生的學習情況調整教學重點、難點。課后，對學生的錯誤進行分析并在理論課上進一步講解。“線上線下”混合式教學模式，利用信息化手段使教師和學生都更加有效地融入教學的全過程，增強了學生的專業興趣，提高了學生的學習效率和積極性，加強了教師對教學過程的控制力，是提高教學效果的有效途徑。

1 傳統的《化工原理實驗》教學中的問題

1.1 預習效果不理想

傳統教學中的預習環節由于效率低下，只能讓學生粗略地了解實驗目的、原理、步驟等一般性問題，而這些一般性問題均為實驗講義內容[1]。由于缺乏實物參考，學生對于預習環節提出的操作性問題則難以回答。甚至在課堂上學生不知道如何利用基本原理處理實驗中出現的操作異常、以及采用何種方法防止異常的發生，學生很少思考。所以，在傳統教學的預習環節中學生思考的太少，預習報告千篇一律，讓預習變成了抄寫講義，學生的學習積極性大大降低，甚至部分學生來到實驗室對實驗原理等基本問題都不清楚，對實驗裝置、設備更是完全不了解。例如在流體流動阻力測定的實驗中，調節流體流量時，很多第一次進實驗室的同學會去在渦輪流量計上去調節轉速，這完全是預習不到位，對實驗流程裝置原理不清楚造成的。對老師而言，由于預習效果不明顯，沒有體現出差異，很難對學生的知識掌握情況進行判斷，無法針對學生的學習情況調整實驗教學過程中的重點和難點，從而不能達到預期的教學效果。

1.2 課堂效果有待改善

由于實驗預習沒有達到預期目的，教師無法掌握學生對知識的理解和應用能力，化工原理實驗課程也只能采用填鴨式教學方式進行授課。按照先講解、再演示、然后實驗、答疑的固有模式開展教學，形成了“重理論、輕實驗；重知識，輕能力”的教學格局[2-5]。在此模式下，由于學生對實驗設備較為陌生，沒有提前思考如何開展創新性實驗，再加上課堂時間有限，學生幾乎只有按照老師講解的實驗步驟去完成實驗的時間；在實驗過程中如遇到問題，要么立即求助于老師，要么無從下手。在傳統的教學模式下，難以讓學生體會到化工原理實驗的樂趣，難以讓學生掌握到化工裝置操作的技巧，難以培養學生的創新能力。隨著我校“應用型創新性人才培養”等教育觀念的革新，實驗教學方法如沒有及時變革，將很難培養出具有創新能力和能夠解決綜合性工程問題的學生。

1.3 實驗報告質量有待提高

化工原理實驗報告通常是課后完成，由于實驗數據繁多，計算過程枯燥乏味，工作量大，學生興趣不高。比如流體流動阻力的測定實驗，數據繁多，所涉及的物理量也特別多，計算過程繁瑣，會使學生對課程感到厭倦。甚至有些實驗需采用軟件計算和畫圖等，就會發現一組同學都是用其中某一位同學的數據和圖，完全是以完成實驗報告為目的，達不到預期的教學效果。

2 “線上線下”混合式教學的特點及優勢

“線上線下”混合式教學能夠充分發揮學生的積極性，同時加強學生與老師之間的互動，能讓教師及時把握學生學習動態；學生也極大地參與了教學全過程，提高了學習效率，加深了對知識的理解，培養學生自主學習、獨立思考的能力，從而取得更好的教學效果[6]。

3 “線上線下”混合式教學應用于化工原理實驗教學

在化工原理實驗教學中引入“線上線下”混合式教學的方式，可以發揮“線上”教學內容直觀、可重現、教學信息收集、整理便捷，“線下”教學互動性強、針對性強的優勢，可以有效改善當前化工原理實驗教學的現狀，顯著提高教學效果。

3.1 建設線上教學資源

化工原理實驗具有特定的實驗裝置及操作步驟，雖然實驗的基本原理相同，但由于其設備的差異化，現有的網絡教學資源難以滿足各個學校的特定教學需求。因此建設符合本校實際的線上教學資源是實現“線上線下”混合式教學模式的關鍵。線上教學資源應與線下教學互為補充，而不是線下教學過程的簡單重復；同時應配套相應的預習和復習題目便于學生思考和提高；還應注重知識體系的完整性，便于學生再次學習。例如，對于氣-汽對流傳熱綜合實驗可分成原理、設備及實驗操作三個部分。其中，實驗原理部分應結合實驗裝置進行講解，便于學生能更深入地領會化工原理的內在本質，將有助于學生實驗課前的預習和理論課學習成果的鞏固。同時可借助于信息化手段，實驗裝置最好是配以動畫，可以使學生更加深入的理解流程裝置，預習起來不枯燥乏味，也可以提高同學的學習樂趣和增強對專業的熱愛。

3.2 提升預習效果

采用“線上線下”混合式教學模式開展化工原理實驗教學的主要目的是以豐富、形象的線上教學內容滿足學生預習、復習的學習需求；通過信息化手段滿足教師對學生學習情況的動態掌握，從而實現學生學習效果的提升。為消除預習報告的同質化，可以在線上教學資源中設置題庫，在各個實驗教學結束后給每位同學隨機分配思考題目，盡可能避免題目的重復性，從而真實地掌握學生的學習情況。通過對線上預習報告的整理和分析，教師可以針對學生知識掌握的薄弱環節進行重點講解。由于消除了預習報告的同質性，不再是簡單地抄寫實驗講義，學生必須主動思考，因此采用“線上線下”混合式教學模式將大大提升學生學習的獨立性和積極性。此外，傳統的預習方式學生只是在看講義，看一個單一的流程裝置示意圖，而“線上線下”混合式教學可以利用線上教學資源，同學們可以看到真正的實驗裝置，教師也可以加上3D動畫，學生能更加深刻地了解實驗裝置和整個實驗過程，從而大大的提升了預習效果。

3.3 改變課堂教學模式

相對于傳統的課堂教學方式，在“線上線下”混合式教學的課堂教學中教師可以根據學生的預習情況，合理調整教學節奏。課堂教學不應是單一的系統性講解，也不應是簡單的翻轉課堂，而是快速的系統講解+有針對性的重點講解 + 疑難及創新性問題討論多個環節的有效組合。如何調整上述環節的輕重比例，在有限的課堂時間內達到最佳的教學效果，是新形勢下高校教師應具備的教學技能。例如在流體流動阻力測定的實驗中，學生對基本理論的掌握相對容易，對流程裝置的了解相對較少，可以適當壓縮老師系統講解實驗原理的時間，多些時間來講解流程裝置和操作要點，課堂上多增加討論環節和學生動手操作的時間；對于氣-汽對流傳熱綜合實驗，學生通過線上學習，在線下實驗課堂上教師可以先組織同學分組，一組講解空氣流程，一組講解蒸汽流程。強調同學們在看流程時除了講解兩種流體在換熱器中的流向外，引導學生了解兩個流程中的設備和儀表，同時教師補充講解為什么用這些設備和儀表。整個教學過程中，線上預習和線下實驗課堂上通過教師和同學協作的講解，學生印象會更加深刻，教學效果會更好。而對于精餾實驗，由于設備較為復雜、基本理論也比較抽象，應適當增加重點講解的時間。對于特別優異的學生，還可以開展開放性實驗教學，讓學生自己設計實驗流程，驗證實驗條件和實驗結果的內在關系，達到培養學生獨立學習、靈活應用的能力。在此過程中教師則扮演提問、解惑的角色，教師可以針對學生的設計提出“為什么”，同時幫助學生順利完成實驗并對實驗中遇到的問題進行解答。要實現以上的教學目標，學生必須具備較強的理論基礎和對實驗設備的初步了解，因此合理的線上教學資源以及完善的預習評價機制是線上、線下教學有機結合的必要保障。

3.4 考核方式

“線上線下”混合式教學強調學生自主學習，改革考核方式，調動學生自我學習的積極性，對提高教學效果是很重要的。傳統化工原理實驗教學中，實驗成績大多是平時成績+期末考試成績。而平時成績又由預習報告、實驗操作和實驗報告三部分按照一定比例構成。在實驗成績中，平時成績一般占50%左右，而預習報告存在簡單抄寫講義的情況，分數差距不大，而實驗報告由于多人一組，也存在抄襲現象。因此，實驗平時成績差別不大，85%的同學一般集中于80～90分之間，很難體現出學生實際的學習效果。期末考試成績一般為閉卷考試，對于一門實驗課程，閉卷考試并不能完全體現學生的學習效果。因為好多同學對于實驗流程和操作要點都是在“死記硬背”，有的同學流程背的很熟練，真正的在流程裝置里可能連閥門在哪里都不知道。因此，引入“線上線下”混合式教學后，考核方式除保留傳統實驗操作和實驗報告之外，還增加了網上預習報告質量、課堂討論及師生交流情況等作為綜合評定的依據[5]。而對學生線上學習效果的主要評價措施是預習報告、課堂討論及師生互動。期末考試也不再采用閉卷筆試，而是采用在實驗室進行流程操作和現場口頭答題的形式，這樣就避免了學生“死記硬背”的現象。一般而言，考試成績較高的都是線下自主學習強、勤于討論和積極動手的同學。

4 結 語

經過化工原理實驗“線上線下”混合式的教學實踐，能充分調動同學們的積極性；增強學生發現問題、分析問題和解決問題的能力。經過課堂討論后，加深了學生對實驗過程的印象，每位同學都能獨立完成實驗。與傳統課堂教學相比，“線上線下”混合式教學借助于信息化技術來實現教師知識傳授和學生知識內化在時間和空間上的調控，學生自主選擇學習內容和安排學習進度，突破了時域性和地域性限制，加強了學生的動手、動腦能力，提高了學生的創新意識、創新思維和創新能力，在一定程度上實現了分層次教學和因材施教。化工原理實驗“線上線下”混合式教學改革還存在一定的欠缺，如預習資源不豐富，預習主動性的不足及課中學生討論的實效性和評價系統的完善性，實驗競賽的組織和實施等還有待于進一步探索和改善，以尋找出一種符合自己高校特色，適合化工原理實驗工科教學目標的“線上線下”混合式教學模式。